ペルダイクス

PERDaix（プロトン電子放射線検出器エクス・ラ・シャペル）は、宇宙線をより深く理解するために、電荷と質量に依存する太陽変調を定期的に測定する、小型で軽量の新しい磁気分光計です。^[1] 宇宙粒子の発生源と加速をより深く理解するには、宇宙線を直接測定する必要があります。また、22年の太陽周期に従うと予想される太陽変調をより深く理解するには、時間に依存する測定が必要です。^{[2] PERDaixは、}アーヘン工科大学 物理学科1bで構築された新設計の検出器です。 2010年10月に最初の飛行試行がキャンセルされた後、2009年11月にBEXUSプログラム（大学生向けロケットおよび気球実験）への参加についてドイツ宇宙機関に提案され、実際の飛行は2010年11月にBEXUSキャンペーン後の飛行機会として行われました。

この検出器は、0.5 GeVから5 GeVのエネルギー範囲の荷電粒子を測定できます。PERDaixは、飛行時間システム、シリコン光電子増倍管 （SiPM）読み出し機能付きシンチレーティングファイバートラッカー、および永久磁石と組み合わせた遷移放射線検出器を使用して粒子フラックスを測定します。^[3] BEXUS気球は、スウェーデンのキルナ近郊のエスレンジ宇宙センターから打ち上げられました。2010年11月、PERDaixは最高高度33.3 kmに到達し、1.5時間浮遊し続けました。

飛行時間システム( TOF) は、検出器の最上層と最下層です。これは、SiPM 読み出し機能を備えたシンチレータで構成されています。これはトリガー信号として使用され、下から検出器に入る粒子を区別するために使用されます。約 300ピコ秒(ps) の設計時間分解能により、 1 GeV 未満の運動量範囲で陽電子と電子を区別することができます。1 GeV 未満の運動量では、速度が β = 1 未満であれば、陽子と陽電子を区別できます。^[4]

Perdaix は、荷電粒子が通過すると光を発する 250 μm の薄いシンチレーション ポリスチレン ファイバーで作られたシンチレーションファイバー追跡検出器を使用します。シンチレーション ファイバーは、シリコン光電子増倍管 (SiPM) アレイによって読み取られます。SiPM アレイは、50% の高い光子効率、10^6 電子 / 光子の高いゲイン、非常にコンパクトなサイズを提供する構造化半導体光子検出器です。1 つのシリコン光電子増倍管アレイのサイズは 1.1 mm x 8.0 mm で、32 チャネルあります。幅 32 mm、長さ 300 mm のファイバー モジュール 20 個が、中空の円筒形永久磁石アレイの周囲に 4 層に配置されています。

永久磁石アレイはハルバッハリングとして構築され、重量は 8 kg で、高さ 80 mm、直径 213 mm の磁石シリンダーの内側に約 0.26テスラ(T)の非常に高い磁場を生成しますが、シリンダーの外側にはごくわずかな磁場しか生成しません。

最下層のトラッカーの下には、遷移放射線検出器 (TRD) が設置されています。TRD は、ローレンツ因子γが≈ 1000 を超える相対論的粒子の遷移放射線を検出します。誘電率の異なる 2 つの媒体の境界を通過する粒子は、遷移放射線を生成します。境界でのエネルギー損失は、相対論的ガンマ因子に比例します。ガンマが 1000 を超えると、かなりの量の TR が生成されます。陽子のガンマ因子は、運動量が 5GeV まではまだ 10 程度ですが、陽電子のガンマは、運動量が 0.5GeV から 1000 を超えます。

検出器は、厚さ 72 ミクロンの多層アルミ-カプトン箔で作られた 6 ミリ厚のストロー管 256 本で構成され、キセノン(Xe) と二酸化炭素(CO ₂ )の 80/20 混合物が充填されています。これは、不規則なフリース ラジエーターの 20 ミリ厚の 8 層で電子によって生成される X 線遷移放射を測定するために使用されます。これにより、ラジエーター層ごとに 100 を超える材料インターフェイスが生まれます。

強風のため、2010 年 10 月の打ち上げキャンペーンはキャンセルされ、当初は BEXUS-11 の飛行は行われませんでした。ドイツ宇宙機関 ( DLR ) とEsrangeの支援により、2010 年 11 月下旬に 2 回目の飛行の機会が与えられました。11 月 23 日、PERDaix 検出器を含む BEXUS 学生実験を含む 334 kg のペイロードを搭載した 100,000 m³ のヘリウム気球が Esrange から打ち上げられました。

• PERDaix ホームページ 2017 年 11 月 21 日にWayback Machineにアーカイブされました
• I. アーヘン工科大学 B 物理学研究所
• BEXUS公式ウェブサイト